淺析小型水電站電力通信自動(dòng)化問題

劉海濤

國網(wǎng)西藏電力有限公司日喀則發(fā)電公司 西藏日喀則 857000

隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展，水電廠各種儀表、設(shè)備和輔機(jī)系統(tǒng)的數(shù)字化和智能化日趨完善，現(xiàn)地層設(shè)備的互聯(lián)方式也從以往的I/O通道發(fā)展到現(xiàn)在更多地采用通信方式互聯(lián)。目前大中型水電站已普遍采用了計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)，該技術(shù)是水電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)。然而由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的實(shí)施需要一定的技術(shù)和資金的支持，小型水電站對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用則剛剛起步。因此，研究小型水電站電力通信自動(dòng)化現(xiàn)狀問題具有超前意識(shí)，對(duì)之后通信自動(dòng)化的發(fā)展有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 小型水電站電力通信自動(dòng)化設(shè)備分類

1.1 通信電源系統(tǒng)集中監(jiān)控結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）監(jiān)控中心功能。監(jiān)控中心由監(jiān)控主機(jī)組成，主要完成數(shù)據(jù)分析處理的功能，具有實(shí)時(shí)和歷史告警顯示與呼叫，電源遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表打印等功能[1]。

（2）數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)功能。其主要功能是通過SDH傳輸系統(tǒng)可靠地將廠站各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心。

（3）廠站監(jiān)控功能。廠站配置有數(shù)據(jù)采集單元，采集單元采集各通信電源的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送往監(jiān)控主機(jī)，接收和執(zhí)行處理來自監(jiān)控主機(jī)的控制命令并返回執(zhí)行操作。同時(shí)還有溫濕度系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、煙霧傳感系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)并將相關(guān)信息送至監(jiān)控中心。

圖1 大東江水電站電源集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

1.2 與微波相關(guān)的通信設(shè)備

與微波相關(guān)的通信設(shè)備廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)，但實(shí)際應(yīng)用過程中存在一定的局限性。換個(gè)角度來說，與微波相關(guān)的通信設(shè)備可以用改變頻率的方式接收和傳送信號(hào)，但不會(huì)處理信號(hào)。

1.3 與光纖相關(guān)的通信設(shè)備

（1）加大熔接技術(shù)的管理力度

在熔接管理的過程中，需加大技術(shù)管理力度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)幾何尺寸問題或是材料質(zhì)量問題，創(chuàng)建合理的管理模式，滿足當(dāng)前的工作要求。一方面，在熔接管理工作中，需明確具體的技術(shù)特點(diǎn)，減少熔接損耗問題，提高整體工作效率與質(zhì)量，增強(qiáng)整體運(yùn)行性能。另一方面，在管理工作中，需創(chuàng)建熔接技術(shù)的應(yīng)用模式，提升整體管理工作可靠性與有效性，加大整體管理工作力度，形成先進(jìn)的技術(shù)體系與模式。

（2）邏輯方面的管理。

1）將 D+ 和 D- 變換為“或”門輸出 DOR1 和差分比較器輸出 RCV1。一雙可控三態(tài)緩沖器；2）通過控制端 EN 來控制邏輯“通”與“端”。當(dāng)EN=“0”時(shí)，DOR=DOR1、RCV=RCV1。而當(dāng) EN=“1”時(shí)，DOR 和 RCV 為高阻狀態(tài)。激光發(fā)射驅(qū)動(dòng)電路；3）將 DOR和 RCV 轉(zhuǎn)換為三種激光強(qiáng)度（亮、半亮、暗）。

2 小型水電站電力通信自動(dòng)化要點(diǎn)

2.1 串行通信

當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元和外圍系統(tǒng)及設(shè)備聯(lián)系的主要通信接口方式就是串行通信接口。除了要在主PLC控制器中直接接入?yún)⑴c控制的設(shè)備，一般需要將串口轉(zhuǎn)現(xiàn)場總線設(shè)備、嵌入式智能通信設(shè)備和通信工作站等配置在監(jiān)控系統(tǒng)中，這樣現(xiàn)場接入串行通信設(shè)備中就可以有8-16個(gè)串行口接入，監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)就可以通過網(wǎng)絡(luò)接口來連接。當(dāng)前的小型水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般都沒有和現(xiàn)場的設(shè)備通信統(tǒng)一好規(guī)約，再加上各個(gè)生產(chǎn)廠家的規(guī)約不盡相同，因此很難在實(shí)際通信中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化管理，具有較大的工作量。

2.2 現(xiàn)場總線網(wǎng)

按照相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)場總線屬于通信網(wǎng)絡(luò)，主要用來連接自動(dòng)化系統(tǒng)和智能現(xiàn)場設(shè)備，它具備良好的雙分支結(jié)構(gòu)、雙向傳輸和數(shù)字式功能，總線式、多節(jié)點(diǎn)、雙向式是當(dāng)前全數(shù)字通信的關(guān)鍵標(biāo)志?，F(xiàn)場總線在當(dāng)前世界上約有40余種，并且每種總線的應(yīng)用雖然各不相同，但是它們卻在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中相互影響和滲透。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)、故障錄波裝置的接口和通訊

監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)、故障錄波裝置的接口目前也有兩種方式，一種是I/O開關(guān)接點(diǎn)方式將重要的信息接入監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元，另一種是通過通訊的方式上送更多的信息給監(jiān)控系統(tǒng)。一般與監(jiān)控系統(tǒng)的通訊接口是串行端口的，其規(guī)約是IEC60870-5-103，微機(jī)保護(hù)、故障錄波裝置的通訊接口，從目前已運(yùn)行的水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的情況統(tǒng)計(jì)顯示，一般采用RS-232C或RS-485連接居多。對(duì)于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和電站的正常運(yùn)行，除必要的事故和故障信號(hào)外，大量的裝置內(nèi)部信息對(duì)于電站的運(yùn)行值班人員來說是不必要的，主要是電站保護(hù)專責(zé)及事故分析時(shí)使用。目前的發(fā)展趨勢，監(jiān)控系統(tǒng)與微機(jī)保護(hù)、故障錄波裝置等單獨(dú)組網(wǎng)，設(shè)置電站保護(hù)專責(zé)終端或保護(hù)管理機(jī)，通過數(shù)據(jù)交換服務(wù)器實(shí)現(xiàn)電站內(nèi)的信息共享[2]。

2.4 增強(qiáng)對(duì)水電站電力通信自動(dòng)化設(shè)備的智能控制程度

目前是一個(gè)信息爆炸的時(shí)代，人們獲取信息的手段逐漸多樣化，而電力行業(yè)應(yīng)朝著多樣化、靈活化方向發(fā)展。我國現(xiàn)階段的信息組成非常復(fù)雜，電力行業(yè)在今后的發(fā)展中應(yīng)合理篩選信息，從而改變信息的整體傳輸效率。通常情況下，信息傳輸過程中的常見形式主要包括文字、語音和圖片等。實(shí)際操作過程中，水電站電力通信自動(dòng)化設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)信息交換，并將數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一化。這個(gè)過程涉及到交換器的使用。同時(shí)，信號(hào)設(shè)備的選擇至關(guān)重要，需根據(jù)信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際情況選擇設(shè)備。信號(hào)在信道中傳播時(shí)，會(huì)受到一些外界因素的干擾。因此，為滿足實(shí)際信息傳輸?shù)男枨?，電力企業(yè)建設(shè)通信傳輸信道時(shí)要進(jìn)行調(diào)整，并完善網(wǎng)絡(luò)管理制度，進(jìn)而提升數(shù)據(jù)傳輸效率和質(zhì)量[3]。

3 結(jié)語

小型水電站中已經(jīng)越來越多的應(yīng)用智能化和數(shù)字化設(shè)備，隨著迅速增加的水電站數(shù)字化設(shè)備互聯(lián)通信，通信互聯(lián)也完成了由現(xiàn)場總線到工業(yè)以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)變，監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸實(shí)現(xiàn)了智能、遠(yuǎn)程控制，我國監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展得到了有效推動(dòng)。